Grundlagen digitaler Echtzeitsysteme

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Charakteristisch für die höchste Leistungsstufe ist die Anforderung für "dedizierte Hardwareunterstützung", um eine vollständig optimierte Zykluszeit bieten zu können. Obwohl die meisten dieser Protokolle einen TCP/IP Traffic ermöglichen, besitzen sie einen speziellen Kanal für die Echtzeitinformationen. Diese werden zur Erzielung der erforderlichen Leistung meist über eine FPGA- oder ASIC-Implementierung unterstützt. Beispiele für Netzwerke dieses Typs sind EtherCAT, ProfiNet (IRT) und Sercos III.

Tabelle 1 zeigt einen subjektiven Vergleich der verfügbaren Netzwerk-Typologien. Es ist in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen, dass die Tabelle aus empirischen Daten zusammengestellt wurde, zu denen sich in der Branche ggf. auch Beispiele finden lassen, die im Widerspruch zu dieser Tabelle stehen.

Ergänzendes zum Thema

Die richtige MCU für Echtzeit-Protokolle

Bei Echtzeit geht es nicht nur um Bandbreite, sondern auch um Synchronisation. Für Entwickler bieten sich hier unterschiedliche Standards und Optionen an. Die breiteste Auswahl gibt es bei den verschiedenen Ethernet-Standards mit abgestuftem Leistungsumfang und unterschiedlicher Komplexität.

Renesas Electronics bietet Bausteine für praktisch jede Anwendungsanforderung. Ob nun ein anspruchsvolles Protokoll wie ProfiNet IRT, unterstützt durch die Ethernet-fähigen ERTEC-Lösungen oder andere Protokolle verwendet werden - mit dem SuperH steht eine schnelle Embedded-Flash-MCU bereit, die konkurrenzfähige Lösung für Echtzeit-Anwendungen ist.

ERTEC-Switches und ihre Funktion

Zur Unterstützung der Protokolle ProfiNet RT und ProfiNet IRT sowie für das in IEEE1588-definierte Time-Stamping bietet Renesas Electronics zwei neue Bausteine an: den ERTEC 200, einen Dual-Port-Switch mit integriertem PHY, und den ERTEC 400, einen 4-Port-Switch mit Reduced Media Independent Interface (RMII) und PCI-Schnittstellen.

Gegenüber herkömmlichen Ethernet-Switches bieten die beiden Bausteine eine erheblich höhere Leistung. Zugleich garantieren sie, dass der Datendurchsatz für anspruchsvolle Echtzeit-Anwendungen immer noch 50% der Bandbreite für IT-Kommunikation übrig lässt.

Wie bereits im ersten Teil dieser dreiteiligen Serie erwähnt, ist SuperH die schnellste Embedded-Flash-MCU-Familie von Renesas Electronics. Viele der verschiedenen Produkte aus der SuperH-Serie enthalten die standardisierten seriellen, CAN- und Ethernet-basierten IP-Blöcke, die für die Unterstützung der meisten hier aufgeführten Protokolle nötig sind. In Verbindung mit der hohen Verarbeitungsleistung der SuperH-Bausteine können Entwickler Systeme mit wirklichem "Echtzeitverhalten" kreieren.

* * Robert Kalman ... ist Marketing Manager in der Industrial Business Group bei Renesas Electronics Europe, Aschheim/München.

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Serie Echtzeit Teil 2/3

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ERTEC-Switches und ihre Funktion